优化煤层扩孔射孔策略：地应力分布与效率提升

本文主要探讨了射孔技术在煤层扩孔过程中的应用及其对地应力分布的影响。针对煤层扩径钻井时遇到的困难，如扩径比过大导致的钻具工作扭矩过大、扩孔工艺实现难度增加，作者提出了一种策略：在扩孔前利用射孔工具对煤岩进行预先处理，通过改变煤岩应力状态，降低其剪切强度，从而减少钻头的切削接触力和工作扭矩，提升钻井效率。 文章首先介绍了背景，指出煤层扩孔在煤层气开采中的关键作用，它可以连通多个井眼，实现降压采气，提高生产效率。然而，扩径过程中的大扭矩问题对钻具寿命构成挑战。射孔作为一种解决方案，能够调整煤岩的地应力分布，降低钻具在扩孔过程中的扭矩负担。 为了量化这种影响，作者建立了一个煤层扩孔段的三维有限元模型，该模型考虑了800米深井眼的实际情况，并假设井眼为轴对称结构。模型旨在模拟无射孔情况下的井眼应力分布，并研究不同的布孔方案对地应力分布的影响。通过有限元分析软件Ansys，对不同的布孔策略进行数值模拟，以找出最优的布孔方案，为实际工程中的煤岩扩孔操作提供理论指导。 有限元模型的建立是基于井眼中部的实际情况，通过考虑井眼的三维结构和地应力的复杂性，以确保模型的准确性。模型的建立不仅考虑了静态的力学特性，还可能包括了动态的应力应变行为，以全面反映扩孔过程中的力学交互。 论文的核心部分可能包括对不同布孔方案下地应力分布的对比分析，比如射孔深度、射孔孔径大小、射孔密度等因素对地应力分布的影响程度。通过这些分析，作者希望能够找到一种既能有效减小扭矩，又能保持煤层稳定性，从而最大化钻井效益的射孔策略。 这篇论文深入研究了射孔技术在解决煤层扩孔难题中的作用，通过数值模拟和优化分析，为实际钻井工程提供了一种科学的方法，以提升煤层开采的经济效益和安全性。